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非均相混合物的分离方法


技术提供:辽阳鑫阳光液体分离设备有限公司

非均相混合物的分离方法
非均相混合物通常采用机械的方法分离,即利用非均相混合物中分散相和连续相的物理性质(如密度、颗粒形状、尺寸等)的差异,使两相之间发生相对运动而使其分离。根据两相运动方式的不同,机械分离可有两种操作方式,过滤和沉降。
1.过滤
过滤是流体相对于固体颗粒床层运动而实现固液分离的过程。过滤操作的外力可以是重力、压差或惯性离心力。因此,过滤操作又分为重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。
2.沉降
沉降是在外力作用下使颗粒相对于流体(静止或运动)运动而实现分离的过程。沉降操作的外力可以是重力(称为重力沉降),也可以是惯性离心力(称为离心沉降)。
此外对于含尘气体的分离还有过滤净制、湿法净制、电净制等方法。
过滤是分离悬浮液最常用和最有效的单元操作。过滤与沉降分离相比,过滤操作可使悬浮液分离得更迅速、更彻底。
一、过滤的基本概念
1. 过滤及过滤推动力
过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的单元操作。在外力的作用下,悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来,从而实现非均相物系的固、液分离。
过滤推动力是过滤介质两侧的压力差。压力差产生的方式有滤液自身重力、离心力和外加压力,过滤设备中常采用后两种方式产生的压力差作为过滤操作的推动力。
用沉降法(重力、离心力)处理悬浮液,往往需要较长时间,而且沉渣中液体含量较多,而过滤操作可使悬浮液得到迅速的分离,滤渣中的液体含量也较低。当被处理的悬浮液含固体颗粒较少时,应先在增稠器中进行沉降,然后将沉渣送至过滤机。在某些场合过滤是沉降的后续操作。
2.过滤方式
工业上的过滤操作主要分为饼层过滤和深层过滤。
(1)饼层过滤 ,过滤时非均相混合物即滤浆置于过滤介质的一侧,固体沉积物在介质表面堆积、架桥而形成滤饼层。滤饼层是有效过滤层,随着操作的进行其厚度逐渐增加。由于滤饼层截留的固体颗粒粒径小于介质孔径,因此饼层形成前得到的浑浊初滤液,待滤饼形成后应返回滤浆槽重新过滤,饼层形成后收集的滤液为符合要求的滤液。饼层过滤适用于处理固体含量较高的混悬液。
(2)深层过滤 ,过滤介质是较厚的粒状介质的床层,过滤时悬浮液中的颗粒沉积在床层内部的孔道壁面上,而不形成滤饼。深层过滤适用于生产量大而悬浮颗粒粒径小、固含量低或是粘软的絮状物。如自来水厂的饮水净化、合成纤维纺丝液中除去固体物质、中药生产中药液的澄清过滤等。
另外,膜过滤作为一种精密分离技术,近年来发展很快,已应用于许多行业。膜过滤是利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术。以膜两侧的流体压差为推动力,使溶剂、无机离子、小分子等透过膜,而截留微粒及大分子。
工业生产中悬浮液固相含量一般较高(体积分数大于1%),因此本节重点讨论滤饼过滤。
3.过滤介质
过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质。性能优良的过滤介质除能够达到所需分离要求外,还应具有足够的机械强度,尽可能小的流过阻力,较高的耐腐蚀性和一定的耐热性,最好表面光滑,滤饼剥离容易。
工业常用过滤介质主要有织物介质、多孔性固体介质和微孔滤膜等。
(1)织物介质 是由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的筛网、滤布,适于滤饼过滤,一般可截留的粒径5μm以上的固体微粒。
(2)多孔性固体介质 是素瓷、金属或玻璃的烧结物,朔料细粉粘结而成的多孔性塑料管等, 适用于含粘软性絮状悬浮颗粒或腐蚀性混悬液的过滤,一般可截留粒径1~3μm的微细粒子。
(3)粒状介质 是由各种固体颗粒(砂石、木炭、石棉)或非编织纤维(玻璃棉等)堆积而成。适用于深层过滤,如制剂用水的预处理。
(4)微孔滤膜,是由高分子材料制成的薄膜状多孔介质。适用于精滤,可截留粒径0.01μm以上的微粒,尤其适用于滤除0.02~10μm的混悬微粒。